Durante a Guerra Fria, a competição entre os EUA e a URSS se desenvolveu para além da esfera técnico-militar até à criação de aviões espaciais capazes de atingir velocidades hipersônicas e alturas suborbitais. Todos os projetos dos primeiros aviões espaciais eram de natureza exclusivamente militar.
Desenvolvido nos EUA, o X-15 foi o primeiro avião tripulado hipersônico para voo espacial suborbital e também a primeira nave espacial reutilizável.
Testada em 1959, a aeronave tinha como objetivo estudar as condições de voo a velocidades hipersônicas e a possibilidade de criar um bombardeiro hipersônico suborbital tripulado – o X-20 Dyna-Soar. No entanto, o programa do X-20 Dyna-Soar foi cancelado logo após o início da sua construção.
Em 1965, a União soviética começou a desenvolver a sua resposta, criando o avião espacial Spiral, projetado para realizar missões de reconhecimento fotográfico e por radar, interceptação orbital e ataques espaço-Terra. Os voos ocorreram entre os anos de 1976 e 1978.
Ao mesmo tempo, os Estados Unidos estavam trabalhando na criação do Ônibus Espacial ou Vaivém Espacial Columbia, cujo desenvolvimento foi efetuado a partir de 1971 no âmbito de um programa comum da NASA e da Força Aérea.
Os engenheiros utilizaram uma série de soluções técnicas usadas para os módulos da Apollo durante os anos 60, tais como experiências com aceleradores de propulsores sólidos, sistemas de separação e fornecimento de combustível a partir de um tanque externo.
Os designers soviéticos suspeitavam que o programa Space Shuttle teria não apenas objetivos de transporte de carga, mas também objetivos militares e poderia ser usado como um bombardeiro orbital com armas nucleares.
Em 1976, com base no projeto Spiral, começou a ser desenvolvido o ônibus espacial Buran, cujo design externo era semelhante ao do vaivém espacial americano, mas com uma diferença interna fundamental – a aeronave era capaz de pousar em modo totalmente automático utilizando um computador de bordo.
Outra diferença principal é que o Buran usa seus motores durante a maior parte do tempo da parte ativa do lançamento, sendo colocado em órbita pelo foguete Energia, enquanto o ônibus espacial entra em órbita com seus próprios motores. O único voo orbital do Buran ocorreu em 1988.
Os projetos Dyna-Soar (EUA) e Spiral (URSS), por diversas razões, pararam na fase de produção e ensaio de protótipos, mas prepararam o terreno para a criação de cruzadores reutilizáveis de segunda geração, como o sistema americano de ônibus espacial e o soviético Energia-Buran.
No século XXI, os EUA desenvolvem o avião espacial SpaceShipTwo, cuja finalidade é o turismo espacial, e o Boeing X-37, que realiza missões de apoio à vigilância baseada na tecnologia espacial e de reconhecimento.
